知微見著，物理教材中的高考

劉 洋

重慶市南坪中學校，重慶 400060

教材依據普通高中物理課程標準編寫，是學生最原始的學習資料，也是教師最根本的教學工具。作為高中學習過程中最重要的資源，教材呈現知識的形式、展示的情境素材、習題的考查方式、體現的育人理念都直接影響著教師在教學中對教材的理解和使用。從近年的高考題中可以明顯看出教材在高考中的地位，不少高考題的情境素材都能在教材中找到，包括教材課前“問題”、正文、“課前漫步”、例題或習題等。這些趨勢在對知識內容進行考查的同時亦能有效引領教師在課堂教學中回歸教材、著力于深挖教材資源，以此為教學服務。

其中，情境化試題在考查形式上與高考評價體系的目標相契合，遷移學生思維觀念由“解題”向“解決問題”轉變，落實對物理學科核心素養的考查［1］。依據試題與情境的“關聯度”，試題情境可劃分為3 類。第一類是情境分離型，情境材料與考查內容輕度結合，該情境去掉與否對題目解題信息的提煉和獲取并無影響；第二類是情境組合型，情境材料與考查內容中度結合，情境材料包含著關鍵的解題信息；第三類是情境融合型，情境材料與考查內容高度結合，情境就是問題，學生需要由該情境正向遷移構建出物理模型，結合物理規律、數學知識綜合解題［2］。

高考試題的一個顯著特點是“新”，近年高考物理試題，知識立足于基礎，形式推陳出新，物理試題凸顯了物理主干知識、思想方法，同時注重五種關鍵能力的考查，體現新課程理念［3］。從重慶高考物理試題中可以看出，題目除了在情境上與教材極具關聯外，在考法設置上也與教材一脈相承，包括設問上有梯度、思維上有深度、計算上有難度等特點。如圖1 所示，高考基于教材內容進行融合和創新，呈現出“移宮換羽、舊貌新顏”的特點，讓學生感到似熟非熟，即在“熟悉中考陌生，陌生中考熟悉”。試題在設置上著力考查學生在物理基本概念、基本規律上的理解和應用，引導教學重視學生學科素養的培養，尤其是讓學生形成物理觀念，掌握基礎知識［4］。按照情境與考法在“新”上的不同體現，可以將試題分為三種類別：“情境新穎，考法常規”“情境常規，考法新穎”“情境新穎，考法新穎”。它們各自具備不同的特點，并且在教材中也存在著這三種類別的題目，下面對此進行具體的分析說明。

圖1 高考試題架構

1 情境新穎，考法常規

高考試題在積極創新的同時又落腳于教材中的基本知識、方法、定理和定律。試題常以新穎的情境為載體，讓學生感到陌生，但在考法上又立足于考查學生熟悉的基礎內容和方法。例如，2021 年重慶卷第3 題的眼動儀情境考查電磁感應定律和楞次定律；第4 題汽車安全氣囊系統的電容式加速度傳感器情境考查電容器內容等。新穎的情境，常規的考法，猶如“新瓶裝舊酒”，看似陌生，實則熟悉。讓學生從情境中提煉出物理模型，依據基本的物理規律和物理方法解決問題。這一類試題是在陌生中考查熟悉、熟悉中考查熟練，以確保學生基礎扎實。

例1（2022 年重慶卷第5 題）2021 年中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置創造了新的紀錄。為粗略了解等離子體在托卡馬克環形真空室內的運動狀況，某同學將一小段真空室內的電場和磁場理想化為方向均水平向右的勻強電場和勻強磁場（圖2），電場強度大小為E，磁感應強度大小為B。若某電荷量為q 的正離子在此電場和磁場中運動，其速度平行于磁場方向的分量大小為v1，垂直于磁場方向的分量大小為v2，不計離子重力，則（）

圖2 例1 示意圖

B.該離子受到的洛倫茲力大小為qv1B

C.v2與v1的比值不斷變大

D.該離子的加速度大小不變

本題以全超導托卡馬克核聚變實驗裝置為素材創設了一個科技前沿問題情境。該情境讓學生感到非常新穎，題目涉及的知識內容是帶電粒子在電場和磁場中的運動，處理方法是運動的分解。學生通過受力分析得出粒子參與兩個分運動：水平方向勻加速直線運動和豎直方向勻速圓周運動，合成后是不等距螺旋線，由不同運動的性質和特點解決此問題。題目主要考查學生的理解能力、模型建構能力、推理論證能力。

例2（人教版高中物理必修第一冊105頁第4 題） 圖3 是采用動力學方法測量空間站質量的原理圖。若已知飛船質量為3.0×103kg，其推進器的平均推力F 為900 N，在飛船與空間站對接后，推進器工作5 s 內，測出飛船和空間站的速度變化是0.05 m／s，求空間站的質量。

圖3 例2 示意圖

本題以動力學方法測量空間站質量為素材創設科技前沿問題情境。該情境非常新穎，考查的是牛頓第二定律的基本應用。學生需要從情境中建立物理模型、提煉關鍵信息，明確動力學方法測量質量的原理，結合物理規律解決問題。此題主要考查學生的理解能力、模型建構能力。

2 情境常規，考法新穎

高考試題常以貼近日常生活和學生常見的熟悉情境作為載體進行考查。學生大多都對這類情境不陌生，甚至是往常遇見過、看到過的問題情境。此類問題在考查的方式上打破常規定式，變換角度進行考查，看似熟悉，實則陌生，需要學生依據新的思維方式、新的方法去進行處理。例如，2022 年重慶卷第7 題的單桿模型考查電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、圖像問題；第10題的斜面模型考查功能關系、數學處理能力、圖像問題。題目以常規的情境，新穎的考法，猶如“老壺裝新酒”，學生需通過情境提煉物理模型，依據掌握的物理規律，綜合運用各種方法，調用多方面知識進行問題處理。在熟悉中考查陌生，陌生中考查熟練，需要學生具備綜合分析問題、解決問題的能力。

例3（2021 年重慶卷第10 題）額定功率相同的甲、乙兩車在同一水平路面上從靜止啟動，其發動機的牽引力隨時間的變化曲線如圖4 所示。兩車分別從t1和t3時刻開始以額定功率行駛，從t2和t4時刻開始牽引力均視為不變。若兩車行駛時所受的阻力大小與重力成正比，且比例系數相同，則（）

圖4 例3 示意圖

A.甲車的總重比乙車大

B.甲車比乙車先開始運動

C.甲車在t1時刻和乙車在t3時刻的速率相同

D.甲車在t2時刻和乙車在t4時刻的速率相同

本題以甲、乙兩車啟動為素材創設問題情境。該情境是學生很熟悉的機車啟動問題，學生處理此類問題常使用兩個公式：P=Fv，a=，但本題僅依據這兩個公式并不能解決問題。在本題的考查上，需要學生建立機車啟動的過程模型，從F-t 圖像中獲取關鍵位置的狀態信息，找到該圖像特殊位置所對應的機車狀態，由圖像轉化到機車的運動過程，并結合機車啟動的特點進行分析處理。題目主要考查學生的理解能力、推理論證能力和創新能力。

例4（人教版高中物理選擇性必修第一冊29頁第8 題）如圖5，質量均為m 的木塊A和B，并排放在光滑水平面上，A 上固定一豎直輕桿，輕桿上端的O 點系一長為l 的細線，細線另一端系一質量為m0的球C?，F將C 球拉起使細線水平伸直，并由靜止釋放C 球。求A，B 兩木塊分離時，A，B，C 的速度大小。

圖5 例4 示意圖

本題以A，B 木塊上懸掛小球C 為素材創設學習探索問題情境。該情境學生初看很熟悉，包含單擺、動量守恒的知識內容。但在分析過程中往往又會覺得陌生而感到棘手，這是由于本題在考法上比較新穎，要分析尋找A，B 分離時的臨界情況。該情境涉及多個運動，學生需要通過分析進行運動過程的劃分，C 從右向下擺動過程，AB 作為整體向右運動；C 從最下方向左擺動過程，AB 開始分離。結合不同過程中水平方向動量守恒方能解決該問題。題目主要考查學生的理解能力、推理論證能力和創新能力。

3 情境新穎，考法新穎

高考評價體系提出以“真情境”考查“真素養”，在考查基礎知識和基本規律的同時還注重考查思辨能力和創新能力。高考試題中常出現以新穎情境為載體的問題，同時在考法上也別出心裁、獨具一格。這類“雙新”問題需要學生從情境中構建物理模型，在運用物理規律和物理方法的過程中要打破定式思維進行獨立思考和判斷，要求學生學以致用，具有多角度、開放式思考問題的能力。例如，2021 年重慶卷第14 題的電學實驗考查數學處理能力、圖像處理能力；2022 年重慶卷第16 題（2）問的光學題考查幾何關系、全反射。新穎的情境和考法猶如“新壺裝新酒”，在陌生中考查熟悉，陌生中考查熟練，要求學生具備發散思維，從問題情境中構建物理模型，創新性地運用知識進行問題處理。

例5（2022 年重慶卷第14 題）小明設計了一個青蛙捉飛蟲的游戲，游戲中蛙和蟲都在xOy豎直平面內運動。蟲可以從水平x 軸上任意位置處由靜止開始做勻加速直線運動，每次運動的加速度大小恒為g（g 為重力加速度），方向均與x軸負方向成37°斜向上（x 軸向右為正）。蛙位于y軸上M 點處，OM＝H，能以不同速率向右或向左水平跳出，蛙運動過程中僅受重力作用。蛙和蟲均視為質點，取

（1）若蟲飛出一段時間后，蛙以其最大跳出速率向右水平跳出，在的高度撲往蟲時，蛙與蟲的水平位移大小之比為，求蛙的最大跳出速率。

（2）若蛙跳出的速率不大于（1）問中的最大跳出速率，蛙跳出時刻不早于蟲飛出時刻，蟲能被捉住，求蟲在x 軸上飛出的位置范圍。

（3）若蟲從某位置飛出后，蛙可選擇在某時刻以某速率跳出，捉住蟲時蛙與蟲的運動時間之比為；蛙也可選擇在另一時刻以同一速率跳出，捉住蟲時蛙與蟲的運動時間之比為求滿足上述條件的蟲飛出的所有可能位置及蛙對應的跳出速率。

本題以青蛙捉蟲為素材創設生產生活問題情境，考查的內容是平拋運動和勻變速直線運動的組合，但組合方式極具創新，不是簡單地前后銜接兩種運動，而是讓它們有機結合在一起［5］。題目的情境和考法都非常新穎，情境中有關解題信息的呈現方式非常分散，既有位置上的幾何關系，又有運動上的狀態描述，還有位移和時間的比例關系。大量的信息導致求解此題時沒有特別明確的切入點，必須根據題目綜合分析才能得到解題思路，極具靈活性，主要考查學生的理解能力、推理論證能力、模型建構能力和創新能力。

例6（人教版高中物理必修第二冊100頁第3題）某地有一風力發電機（圖6），它的葉片轉動時可形成半徑為20 m 的圓面。某時間內該地區的風速是6.0 m／s，風向恰好跟葉片轉動的圓面垂直，已知空氣的密度為1.2 kg／m3，假如這個風力發電機能將此圓內10%的空氣動能轉化為電能。

圖6 例6 示意圖

（1）求單位時間內沖擊風力發電機葉片圓面的氣流的體積。

（2）求單位時間內沖擊風力發電機葉片圓面的氣流的動能。

（3）求此風力發電機發電的功率。

本題以風力發電機為素材創設生產生活問題情境，情境較為新穎，考查的內容涉及動能、功率，考查的方式也極具創新，需要進行流體建模，以極短時間內的風為研究對象進行分析。情境中有關解題的信息呈現得較為分散，包含半徑、風速、空氣密度、效率，眾多的信息易使得學生求解此題時感到雜亂無章，必須根據題目信息進行綜合思考才能理清思路，主要考查學生的理解能力、模型建構能力和創新能力。

4 結 語

教材是物理課程的核心資源，是教師教學的根本依據，為我們理解物理、把控學情、優化教學提供強有力的支持，同時也是備戰高考的利刃武器。根據高考評價體系“四翼”要求，高考命題注重知識基礎性、能力綜合性、解題應用性、思維創新性，強調向物理課本、物理本質回歸。2021 年和2022 年高考物理重慶卷通過豐富試題的情境化，構建巧妙的設問方式等途徑，加深了題目的靈活度，旨在引導降低生搬硬套結論和“刷題增分”局面的出現。依據生產生活中的真實情境編制物理試題，可考查學生的學科關鍵能力。高考試題的特點和命制題目的角度在物理教材中都能找到與之同源的題目。教材中的習題是教材編寫者針對本節或本章所學知識與技能而精心篩選、打磨出來的練習，極具典型性，結合生活實際應用，為學生理解、應用能力的提升提供了資源［6］，自然是高考命題專家的重要參考。

教師應把握好高考試題的動向，積極進行教材探源，挖掘教材與高考的相關內容，回歸知識原點，讓學生在問題解決當中澄源正本，深化必備知識，形成物理觀念，如此方能真正體現以教材為本、以學生為本的教學思想。從試題特點上來看，高考與教學同向同行，平和中出新意、靈活中見潛力。但不管高考的形式怎樣變化，物理的基本概念、基礎規律、根底公式不會變更，高必以地為基，牢固地掌握基礎知識、基本技能，腳踏實地才是取得高分的法寶。作為一線教師，教學中應收集、歸納、總結教材中的情境素材、經典模型和物理方法。教材中的題目是高考命題的重要導向，教師要針對這部分試題進行深入挖掘，用試題評講總結試題特點規律、一題多解、變式練習，將總結解題技巧與培養學生核心素養相融合。讓學生從基本知識的掌握中得到能力的提升，以提升課堂效果和教學效率。針對教材中的各個欄目，教師應研究其作用及意圖，在教學中方能做到基于教材又高于教材，確?！皟热莶怀秶?，深度不超要求”，依據學業質量標準做到應教盡教。對教材的理解是否透徹，對教材的使用是否全面，直接影響著教學效果，教師要結合教學實際，找準切入點，選擇合適的教法，根據實際情況動態調用教材資源，以不同層次學生的需要為依據，高效地達到課程目標。